Layer 2 — що це за технологія і чому блокчейн її потребує?

Проблема заторів Ethereum на сьогодні

Ethereum є провідною платформою з найбільшою кількістю смарт-контрактів та DApp, а також з найбільшим обсягом транзакцій на ринку. Однак цей стрімкий ріст також приносить серйозний виклик: мережею все частіше виникають затори. Навіть у тих періодах, коли ринок спокійний, користувачі стикаються з високими витратами на газ і затримками у мережі, що суттєво знижує якість транзакційного досвіду. Саме тому криптоспільнота активно шукає рішення для масштабування.

Що таке Layer 2? Основні поняття

Щоб вирішити проблему масштабованості, спільнота розробила два основних напрямки рішень: покращення на основі (Layer 1) та поза ланцюгом (Layer 2).

Layer 1, або ETH 2.0, — це безпосередні оновлення основного блокчейну. Воно використовує технології перехід від POW до POS і механізм шардингу, що дозволяє вузлам обробляти дані ефективніше без необхідності зберігати весь ланцюг даних. Однак цей підхід вимагає тривалого часу для впровадження поетапно, і наразі не має чіткої дорожньої карти.

Layer 2 — це зовсім інший підхід. Замість модифікації основного блокчейну, Layer 2 функціонує як паралельний рівень обробки поза ланцюгом. Транзакції обробляються поза ланцюгом, але кінцеві результати підтверджуються і зберігаються у головному блокчейні. Це дозволяє швидко обробляти масові транзакції за значно нижчими витратами.

Якщо порівнювати Ethereum із шосе, то при зростанні трафіку воно стає все більш затореним. Layer 2 — це “містки”, побудовані над цим шосе, що допомагають розподіляти потік і підвищувати пропускну здатність системи.

Основні технічні методи Layer 2

State Channel: Канал стану

Ця модель працює подібно до Lightning Network у Bitcoin. Дві сторони відкривають приватний канал у ланцюгу для обміну коштами, і лише після завершення всіх необхідних транзакцій їхній підсумковий стан записується у головний ланцюг.

Raiden Network — це перший проект State Channel на Ethereum. Однак цей підхід має багато обмежень — він вимагає, щоб обидві сторони мали довгострокову потребу у транзакціях, тому наразі не отримав широкого застосування і залишається у стані застою.

Plasma: Самостійний підланцюг

Plasma — один із найраніших запропонованих Віталіком Бутеріним рішень. Це незалежний підланцюг, який періодично надсилає хеші оброблених блоків у смарт-контракт на основному ланцюгу для підтвердження. Завдяки цьому сотні або тисячі транзакцій можуть оброблятися одночасно, тоді як на основний ланцюг потрібно зберігати лише кілька десятків байт даних.

Однак Plasma має важливий недолік: він базується на припущенні, що вузли Plasma є чесними і завжди надсилають коректні дані. Щоб захистити користувачів від ризиків, їм доводиться чекати від 7 до 14 днів перед можливістю виведення коштів, що створює значні труднощі для практичного застосування.

Rollups: Найгарячіше рішення на сьогодні

Rollups вважаються найбільш перспективним методом Layer 2 і отримують найбільшу підтримку спільноти. Є думки, що успіх Rollups безпосередньо визначить стабільне майбутнє Ethereum.

На відміну від Plasma, Rollups зберігають детальні дані кожної транзакції — (відправника, отримувача, суми) — на Layer 1, що забезпечує вищий рівень безпеки. Для досягнення масштабованості Rollups використовують техніки стиснення даних. Замість зберігання всієї інформації про транзакції, вони фіксують лише необхідні елементи за допомогою структури дерева у смарт-контракті. В результаті, вихідні дані понад 100 байт зменшуються до 10 байт при передачі у головний ланцюг.

Щоб забезпечити цілісність даних, з Rollups розвинулося два технічні підходи:

Optimistic Rollup: Ґрунтується на припущенні “оптимізму”, що всі дані, завантажені у систему, є правильними і без шахрайства. У разі виявлення проблем користувачі можуть подати виклик, але для виведення коштів потрібно чекати близько тижня. Цей підхід дуже схожий на Plasma.

ZK Rollup: Використовує технологію доказів з нульовою правдоподібністю (zero-knowledge proof), що дозволяє смарт-контрактам підтверджувати правильність даних за допомогою математичних доказів. Перевага полягає в тому, що користувачі можуть швидко виводити кошти без очікування викликів. Однак для створення zk-доказів мережі потрібна дуже потужна обчислювальна потужність.

zkSync — це проект, що застосовує ZK Rollup, і наразі він впроваджується у основну мережу Ethereum.

Майбутнє Layer 2

Rollups стають провідним рішенням для масштабування Layer 2. Зростає кількість нових проектів Layer 2, включаючи розвиток міжланцюгових мостів для зв’язку з іншими блокчейнами.

Важливо пам’ятати, що Layer 1 і Layer 2 не є взаємовиключними рішеннями. Навпаки, вони мають доповнювати одне одного, поєднуючи свої переваги для підвищення обробної здатності та загальної продуктивності мережі Ethereum.